一种植物幼苗移栽机器人的制作方法

本发明涉及农用机器人技术领域，特别涉及一种植物幼苗移栽机器人。

背景技术：

移栽，又称移植，指把在苗床中的幼苗移栽到大田的作业，移栽的时候可带土或不带土，带土移栽伤根少，可以缩短缓苗期，早活旱发，传统的移栽方式是用手动移栽器移植幼苗，手动移栽器的底部是空的，没有托底装置，移栽的时候土壤容易从手动移栽器底部漏出，导致植物幼苗根部的土壤减少，降低了植物幼苗的成活率。在实际生产中，育苗室不一定在大田附近，传统方法在保证幼苗成活的前提下并不能实现远距离运输。同时这种方法速度慢、效率低，因此急需一种可以快速移栽植物又能保证植物根部土壤不散失吧，并且可以实现远距离运输的自动化设备。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种植物幼苗移栽机器人，主要用于植物幼苗的移植，车厢内有立体幼苗存放架，共有十层，可以大量的存放植物幼苗；机械臂通过电磁铁吸附在出口处的幼苗铲的一端，将植物幼苗及培养土铲入，并放置在存放架上，实现幼苗的快速装车，提高效率；通过电机丝杠驱动关闭车厢门，车厢内有电控模块，具备监测和自动控温、控湿功能，保证植物幼苗的成活率；小车可以实现远距离的运输；抓取装置可以实现的幼苗抓取和放置；移植装置有若干个抓取装置，每个抓取装置之间的距离可以调节，实现植物幼苗高效移植并合理选择幼苗间的距离。

本发明所使用的技术方案是：一种植物幼苗移栽机器人，包括移栽装置、机械臂、车厢、小车、立体幼苗存放架，所述的车厢固定在小车后部；机械臂固定在小车右前部；移栽装置放置在车厢上端面；立体幼苗存放架固定在车厢内部。

所述的移栽装置包括导轨一、导轨二、抓取装置、伸缩支腿，导轨二放置在导轨一的轨道上；抓取装置放置在导轨二的轨道上；伸缩支腿固定在导轨一的轨道内侧的边角处。

所述的机械臂包括电磁铁、六自由度机械臂，电磁铁固定在六自由度机械臂末端的端面上。

所述的车厢包括丝杠二、电机四、光杠一、车厢门一、光杠二、电机五、丝杠三、丝杠四、电机六、电机七、丝杠五、光杠三、车厢门二、光杠四、丝杠六、电控模块、车厢壳、电机八、电机九、车厢门三、丝杠七，电机四、电机五、电机六、电机九分别固定在车厢壳上面的四个角；电机七、电机八分别固定在车厢壳隔板、前端面、左右端面的角上；丝杠二一端固定在电机四的输出轴上，另一端固定在车厢壳左侧突出的挡块上；光杠一固定在车厢壳左上侧；丝杠三一端固定在电机五的输出轴上，另一端固定在车厢壳右侧突出的挡块上；光杠二固定在车厢壳右上侧；车厢门一与丝杠二、丝杠三、光杠一、光杠二配合形成移动副；丝杠七一端固定在电机九的输出轴上，另一端固定在车厢壳左侧突出的挡块上；丝杠四一端固定在电机六的输出轴上，另一端固定在车厢壳右侧突出的挡块上；车厢门二与丝杠四、丝杠七、光杠一、光杠二配合形成移动副；丝杠六一端固定在电机八的输出轴上，另一端固定在车厢壳上；光杠四固定在车厢壳左前侧；丝杠五一端固定在电机七的输出轴上，另一端固定在车厢壳上；光杠三固定在车厢壳右前侧；车厢门三与丝杠五、丝杠六、光杠三、光杠四配合形成移动副；电控模块固定在车厢壳左侧面。

所述的立体幼苗存放架包括辅助轨道一、轴七、支撑架一、电机十、辅助轨道二、电机十一、支撑架二、轴八、带轮一、滚子二、连接块一、传送带一、带轮二、带轮三、幼苗铲、放置架、滚子三、连接块二、传送带二、带轮四，辅助轨道一、支撑架一、辅助轨道二、支撑架二固定在车厢壳上；轴七与支撑架一孔轴配合形成转动副；轴八与支撑架二孔轴配合形成转动副；电机十固定在支撑架一上；电机十一固定在支撑架二上；带轮一固定在轴七上；带轮二固定在电机十的输出轴上；传送带一与带轮一、带轮二配合；带轮四固定在轴八上；带轮三固定在电机十一的输出轴上；传送带二与带轮三、带轮四配合；连接块一固定在传送带一上；连接块二固定在传送带二上；放置架分别于连接块一、连接块二孔轴配合形成转动副；滚子二、滚子三固定在放置架上，并在运动的过程中分别与辅助轨道一、辅助轨道二配合；幼苗铲放置在放置架上。

所述的导轨二包括轨道、滚轮一、滚轮二、滚轮三、轴一、滚轮四、轴二、齿轮一、电机一，电机一固定轨道侧端的电机壳内；齿轮一固定在电机一的输出轴上；齿轮一与导轨一的齿条啮合形成移动副；滚轮一和滚轮四分别固定在轴二两端；滚轮二和滚轮三分别固定在轴一两端；轴一、轴二分别与导轨侧端的电机壳孔轴配合形成转动副；滚轮一、滚轮二、滚轮三和滚轮四放置在导轨一的轨道上形成移动副。

所述的抓取装置包括爪一、轴三、壳、连接架、电机壳一、电机壳二、齿轮二、滚轮五、滚轮六、滚轮七、滚轮八、轴四、轴五、电机二、电机三、丝杠一、滚子一、轴六、爪二，爪一与轴三孔轴配合形成转动副；轴三固定在壳一侧；爪二与轴六孔轴配合形成转动副；轴六固定在壳的另一侧；滚子一固定在连接架上并与爪一、爪二的槽口配合形成移动副；壳固定在电机壳一下端；电机三固定在电机壳一内；丝杠一一端固定在电机三的输出轴上，另一端固定在壳上；连接架与丝杠一配合形成移动副；电机壳二固定在电机壳一上端；电机二固定在电机壳二内；齿轮二与导轨二的齿条啮合形成移动副；滚轮五和滚轮七分别固定在轴五两端；滚轮六和滚轮八分别固定在轴四两端；轴四、轴五分别与电机壳二孔轴配合形成转动副；滚轮五、滚轮六、滚轮七和滚轮八放置在导轨二的轨道上形成移动副。

由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：（1）可以实现远距离的幼苗移植；（2）立体幼苗架可以存放大量，可同时移栽多株幼苗，效率高；（3）幼苗种植过程中，幼苗之间的距离可控，可以实现不同种类的幼苗移植；（4）幼苗存活率高。

附图说明

图1、图2、图3、图4、图5为本发明的整体结构示意图。

图6为本发明的移栽装置结构示意图。

图7为本发明的移栽装置剖面结构示意图。

图8为本发明的导轨二结构示意图。

图9为本发明的导轨二剖面结构示意图。

图10为本发明的抓取装置剖面结构示意图。

图11为本发明的机械臂结构示意图。

图12为本发明的车厢结构示意图。

图13、图14、图15为本发明的立体幼苗存放架结构示意图。

附图标号：1-移栽装置；2-机械臂；3-车厢；4-小车；5-立体幼苗存放架；101-导轨一；102-导轨二；103-抓取装置；104-伸缩支腿；10201-轨道；10202-滚轮一；10203-滚轮二；10204-滚轮三；10205-轴一；10206-滚轮四；10207-轴二；10208-齿轮一；10209-电机一；10301-爪一；10302-轴三；10303-壳；10304-连接架；10305-电机壳一；10306-电机壳二；10307-齿轮二；10308-滚轮五；10309-滚轮六；10310-滚轮七；10311-滚轮八；10312-轴四；10313-轴五；10314-电机二；10315-电机三；10316-丝杠一；13017-滚子一；10318-轴六；10319-爪二；201-电磁铁；202-六自由度机械臂；301-丝杠二；302-电机四；303-光杠一；304-车厢门一；305-光杠二；306-电机五；307-丝杠三；308-丝杠四；309-电机六；310-电机七；311-丝杠五；312-光杠三；313-车厢门二；314-光杠四；315-丝杠六；316-电控模块；317-车厢壳；318-电机八；319-电机九；320-车厢门三；321-丝杠七；501-辅助轨道一；502-轴七；503-支撑架一；504-电机十；505-辅助轨道二；506-电机十一；507-支撑架二；508-轴八；509-带轮一；510-滚子二；511-连接块一；512-传送带一；513-带轮二；514-带轮三；515-幼苗铲；516-放置架；517-滚子三；518-连接块二；519-传送带二；520-带轮四。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15所示，一种植物幼苗移栽机器人，包括移栽装置1、机械臂2、车厢3、小车4、立体幼苗存放架5，车厢3固定在小车4后部；机械臂2固定在小车4右前部；移栽装置1放置在车厢3上端面；立体幼苗存放架5固定在车厢3内部。

移栽装置1包括导轨一101、导轨二102、抓取装置103、伸缩支腿104，导轨二102放置在导轨一101的轨道上；抓取装置103放置在导轨二102的轨道上；伸缩支腿104固定在导轨一101的轨道内侧的边角处。

导轨二102包括轨道10201、滚轮一10202、滚轮二10203、滚轮三10204、轴一10205、滚轮四10206、轴二10207、齿轮一10208、电机一10209，电机一10209固定轨道10201侧端的电机壳内；齿轮一10208固定在电机一10209的输出轴上；齿轮一10208与导轨一101的齿条啮合形成移动副；滚轮一10202和滚轮四10206分别固定在轴二10207两端；滚轮二10203和滚轮三10204分别固定在轴一10205两端；轴一10205、轴二10207分别与导轨侧端的电机壳孔轴配合形成转动副；滚轮一10202、滚轮二10203、滚轮三10204和滚轮四10206放置在导轨一101的轨道上形成移动副。

抓取装置103包括爪一10301、轴三10302、壳10303、连接架10304、电机壳一10305、电机壳二10306、齿轮二10307、滚轮五10308、滚轮六10309、滚轮七10310、滚轮八10311、轴四10312、轴五10313、电机二10314、电机三10315、丝杠一10316、滚子一10317、轴六10318、爪二10319，爪一10301与轴三10302孔轴配合形成转动副；轴三10302固定在壳10303一侧；爪二10319与轴六10318孔轴配合形成转动副；轴六10318固定在壳10303的另一侧；滚子一10317固定在连接架10304上并与爪一10301、爪二10319的槽口配合形成移动副；壳10303固定在电机壳一10305下端；电机三10315固定在电机壳一10305内；丝杠一10316一端固定在电机三10315的输出轴上，另一端固定在壳10303上；连接架10304与丝杠一10316配合形成移动副；电机壳二10306固定在电机壳一10305上端；电机二10314固定在电机壳二10306内；齿轮二10307与导轨二102的齿条啮合形成移动副；滚轮五10308和滚轮七10310分别固定在轴五10313两端；滚轮六10309和滚轮八10311分别固定在轴四10312两端；轴四10312、轴五10313分别与电机壳二10306孔轴配合形成转动副；滚轮五10308、滚轮六10309、滚轮七10310和滚轮八10311放置在导轨二102的轨道上形成移动副。

机械臂2包括电磁铁201、六自由度机械臂202，电磁铁201固定在六自由度机械臂202末端的端面上。

车厢3包括丝杠二301、电机四302、光杠一303、车厢门一304、光杠二305、电机五306、丝杠三307、丝杠四308、电机六309、电机七310、丝杠五311、光杠三312、车厢门二313、光杠四314、丝杠六315、电控模块316、车厢壳317、电机八318、电机九319、车厢门三320、丝杠七321，电机四302、电机五306、电机六309、电机九319分别固定在车厢壳317上面的四个角；电机七310、电机八318分别固定在车厢壳317隔板、前端面、左右端面的角上；丝杠二301一端固定在电机四302的输出轴上，另一端固定在车厢壳317左侧突出的挡块上；光杠一303固定在车厢壳317左上侧；丝杠三307一端固定在电机五306的输出轴上，另一端固定在车厢壳317右侧突出的挡块上；光杠二305固定在车厢壳317右上侧；车厢门一304与丝杠二301、丝杠三307、光杠一303、光杠二305配合形成移动副；丝杠七321一端固定在电机九319的输出轴上，另一端固定在车厢壳317左侧突出的挡块上；丝杠四308一端固定在电机六309的输出轴上，另一端固定在车厢壳317右侧突出的挡块上；车厢门二313与丝杠四308、丝杠七321、光杠一303、光杠二305配合形成移动副；丝杠六315一端固定在电机八318的输出轴上，另一端固定在车厢壳317上；光杠四314固定在车厢壳317左前侧；丝杠五311一端固定在电机七310的输出轴上，另一端固定在车厢壳317上；光杠三312固定在车厢壳317右前侧；车厢门三320与丝杠五311、丝杠六315、光杠三312、光杠四314配合形成移动副；电控模块316固定在车厢壳317左侧面。

立体幼苗存放架5包括辅助轨道一501、轴七502、支撑架一503、电机十504、辅助轨道二505、电机十一506、支撑架二507、轴八508、带轮一509、滚子二510、连接块一511、传送带一512、带轮二513、带轮三514、幼苗铲515、放置架516、滚子三517、连接块二518、传送带二519、带轮四520，辅助轨道一501、支撑架一503、辅助轨道二505、支撑架二507固定在车厢壳317上；轴七502与支撑架一503孔轴配合形成转动副；轴八508与支撑架二507孔轴配合形成转动副；电机十504固定在支撑架一503上；电机十一506固定在支撑架二507上；带轮一509固定在轴七502上；带轮二513固定在电机十504的输出轴上；传送带一512与带轮一509、带轮二513配合；带轮四520固定在轴八508上；带轮三514固定在电机十一506的输出轴上；传送带二519与带轮三514、带轮四520配合；连接块一511固定在传送带一512上；连接块二518固定在传送带二519上；放置架516分别于连接块一511、连接块二518孔轴配合形成转动副；滚子二510、滚子三517固定在放置架516上，并在运动的过程中分别与辅助轨道一501、辅助轨道二505配合；幼苗铲515放置在放置架516上。

本发明工作原理：本发明使用时，电机七310驱动丝杠五311转动、电机八318驱动丝杠六315转动使车厢门二313向上运动，前侧车厢门打开，光杠三312、光杠四314起导向作用；机械臂2从前侧车厢门处探入，与幼苗铲515的接口处连接，电磁铁201通电，吸附幼苗铲515，通过控制六自由度机械臂202，将幼苗铲515取出，铲取幼苗，装车将幼苗铲515重新放置在放置架516上，电磁铁201断电，机械臂2退出；电机十504驱动皮带轮二513转动，电机十一506驱动皮带轮三514转动，皮带轮一509通过传送带一512随皮带轮二513同步转动，皮带轮四520通过传送带二519随皮带轮三514同步转动，放置架516通过固定在传送带一512、传送带二519上的连接块一511、连接块二518随传送带一512、传送带二519同步转动，使新的一层放置架516转到前侧车厢门处，重复上述两步操作，将车厢3装满；电机七310驱动丝杠五311转动、电机八318驱动丝杠六315转动使车厢门二313向下运动，前侧车厢3门关闭，光杠三312、光杠四314起导向作用；小车4移动到指定位置；通过电机四302驱动丝杠二301转动、电机五306驱动丝杠三307转动，带动车厢门一304运动，通过电机六309驱动丝杠四308转动、电机九319驱动丝杠七321转动，带动车厢门三320运动，将上侧车厢门打开，光杠一303、光杠二305起导向、支撑作用；机械臂2前端与移栽装置1的接口处连接，电磁铁201通电，吸附移栽装置1，伸缩支腿104收缩；电机三10315驱动丝杠一10316转动，带动连接架10304向下运动，滚子一10317在爪一10301和爪二10319的槽口处运动，爪一10301、爪二10319随之分别绕轴三10302、轴六10318转动，抓取装置103下端打开，六自由度机械臂202带动移栽装置1向下运动，抓取装置103下端插入土中，电机三10315驱动丝杠一10316转动，带动连接架10304向上运动，滚子一10317在爪一10301和爪二10319的槽口处运动，爪一10301、爪二10319随之分别绕轴三10302、轴六10318转动，抓取装置103下端闭合，幼苗被抓取到抓取装置103内；六自由度机械臂202带动移栽装置1到指定位置，通过电机一10209驱动齿轮一10208转动，齿轮一10208通过与导轨一101的齿条啮合，带动导轨二102运动，电机二10314驱动齿轮二10307转动，齿轮二10307通过与导轨二102的齿条啮合，带动抓取装置103运动，使抓取装置103运动到目的位置，滚轮一10202、滚轮二10203、滚轮三10204、滚轮四10206、滚轮五10308、滚轮六10309、滚轮七10310、滚轮八10311起支撑作用，六自由度机械臂202带动移栽装置1向下运动将抓取装置103摁入土中，伸缩支腿104与地面接触；电机三10315驱动丝杠一10316转动，带动连接架10304向下运动，滚子一10317在爪一10301和爪二10319的槽口处运动，爪一10301、爪二10319随之分别绕轴三10302、轴六10318转动，抓取装置103下端打开，六自由度机械臂202带动移栽装置1向上运动，单次移栽完成；电机十504驱动皮带轮二513转动，电机十一506驱动皮带轮三514转动，皮带轮一509通过传送带一512随皮带轮二513同步转动，皮带轮四520通过传送带二519随皮带轮三514同步转动，放置架516通过固定在传送带一512、传送带二519上的连接块一511、连接块二518随传送带一512、传送带二519同步转动，使新的一层放置架516转到上车厢门处；重复操作多次完成移栽，通过控制六自由度机械臂202，通过电机四302驱动丝杠二301转动、电机五306驱动丝杠三307转动，带动车厢门一304运动，通过电机六309驱动丝杠四308转动、电机九319驱动丝杠七321转动，带动车厢门三320运动，将上车厢门关闭，光杠一303、光杠二305起导向、支撑作用；伸缩支腿104伸长，将移栽装置1放置在车厢3上。